Классификация паровых котлов. Основные параметры и обозначения паровых котлов.
Классификация паровых котлов. Основные параметры и обозначения паровых котлов.
Классификация паровых котлов: по назначению; по давлению; по производительности; по способу циркуляции воды.
Основные параметры и обозначения паровых котлов.
К основным параметрам паровых котлов, государственный стандарт относятся, номинальная паропроизводительность, номинальное давление пара, номинальная температура первичного и вторичного перегрева пара, номинальная температура питательной воды.
Номинальная паропроизводительность котла D – [кг/c] есть наибольшая паропроизводительность, которую должен обеспечить котёл при длительной эксплуатации при сжигании основного топлива, при соблюдении номинального пара и пит воды с учётом допускаемых отклонений.
Номинальное давление пара р, МПа [кгс/см2] – принятое при проектирование.
Абсолютное давление пара – которое должно обеспечиваться непосредственно паросборной камерой пароперегревателя, а при его отсутствии непосредственно перед паропроводом к потребителю при номинальной паропроизводительности котла.
Номинальная температура пара – есть температуры пара которые должны обеспечиваться котлом непосредственно за пароперегревателями при номинальных значениях основных параметров с учётом допускаемых отклонений.
Номинальная температура пит. воды. это температура воды принятая при проектирование котла и обеспечиваемая для его номинальной паропроизводительности перед входом в экономайзер.
Тепловое совершенство котла характеризуется коэффициентом полезного действия (ηбр) который представляет собой отношение теплоты переданной рабочему телу к теплоте, полученной при сжигании топлива. У современных котлов потери не большие и кпд достигает 90%.
E-320-140-ГМН
Паровые котлы бывают : прямоточные, с естественной циркуляцией, с принудительной циркуляцией, с естеств циркуляцией и пром перегревом. 320
– это паропроизводительность т/ч; 140 – давление пара кгс/см2; ГМН-газомазутный; Г- газ; М- мазут; Н-наддув; Р-рещтка; В-вихревая топка.
Элементарный состав и характеристики энергетического топлива.
Образование пара. Требования, предъявляемые к воде и пару. Непрерывная и периодическая продувка.
Образование пара.
Требования:Качество пара выделяемое котельнымагрегатом предъявляетвысокие требования. Качество пара определяется поддержанием определённых параметров (t,p) и содержание соли и влаги. Параметры перегретого пара должны поддерживается с минимальными отклонениями. Поддержание t,p достигается регулированием подачи топлива и пит воды. Отложение солей в трубах приводит к повышению t стенок и нарушению её плотности ,снижению экономичности турбины в виду потерь, увеличению давления. Для удаления из турбины отложение делают промывку влажным паром.
Режимы и параметры течения пароводяной смеси. Для надёжной работы поверхность нагрева паровых котлов требуется непрерывный отвод теплоты от них с соотв с интенсивностью обогрева.
Движение пароводяной смеси организуется по разному: 1) в котлах с естественной циркуляцией смесь в подъёмных трубах перемещется в результате движущ напора естественной циркуляции. (крив 1); 2) В котлах с принудительной циркуляцией движение осущ за счёт энергии насоса
принудительной циркуляции (крив 2); 3) в прямоточных котлах скорость движения рабочей среды прямо пропорциональна нагрузке (крив 3).
Режимы течения: а) пузырьковый – при небольшой скорости паровод смеси ,пузырьки распределены равномерно; б) эмульсионный – с увеличение паросодержания паровые пузырьки концентрируются в ценр части; в) снарядное течение – мелкие пузырьки объединяются; г) дисперсно-кольцевое
– пузырьки вытесняют воду из центральной части потока и обрах стержень; д) движение влажного пара – за счёт сил трения водяная плёнка срывается потоком пара.
Подготовка жидкого топлива к сжиганию.
В качестве жидкого топлива применяют мазут. Доставка топлива производится железнодорожным, водным, автомобильным способом. Для слива мазута требуется его нагреть до температуры 30–60 С.
В состав мазутного хозяйства входят: приемно-сливные устройства; мазутохранилища (приемные и основные емкости); мазутонасосная (с насосами, подогревателями, фильтрами); паромазутопроводы; система жидких присадок (емкости, подогреватели, насос-дозатор); система пожаротушения.
Жидкое топливо сжигают в распылённом состоянии. Чем лучше распыляется мазут, т е чем меньше капли, тем лучше он перемешивается с воздухом и быстрее происходит его сгорание.
В связи с этим при хорошем распылении сжигание жидкого топлива в высокотемпературных печах, часто производят непосредственно в рабочем пространстве без топки.
Распыление мазута производится посредством форсунок.
Рис. 1.10. Технологическая схема подготовки к сжиганию жидкого топлива: а
- подготовка жидкого топлива (мазута); 1 - мазутохранилище; 2 - паровой теплообменник; 3 - фильтр; 4, 5 - линии рециркуляции мазута; 6 - подвод пара к теплообменнику; 7, 8 - насосы первой и второй ступеней давления; 9 - обратный клапан; 10 - регулятор расхода; 11 - измеритель расхода; 12 - ствол мазутной форсунки; 13 - горелка;
Подготовка газообразного топлива к сжиганию.
Газ поступает на электростанцию от магистрального газопровода или газораспределительной станции (ГРС) с давлением 0,7 — 1,3 МПа. Газохранилищами электростанции не располагают. Для снижения давления поступающего газа до необходимого уровня у горелок (0,13—0,2 МПа) предусматривается его дросселирование.
Сжигание газов производится в топочной камере, куда горючая смесь подаётся через горелки. В топочном пространстве в результате сложных физико-химических процессов, образуется струя горящего газа, называемая факелом.
В зависимости от способа подачи воздуха, необходимого для горения, возможны следующие виды сжигания газов:
– горение однородной газовой смеси, когда сжигается газ, подающейся предварительно в виде горючей смеси.
– диффузорное горение, когда газ и воздух подаются отдельно.
– горение смеси газов с недостаточным количеством воздуха, когда газ подаётся в смеси с воздухом, но количество последнего не достаточно бля полного сгорания.
Газообразное топливо легко смешиваясь с воздухом, поэтому полное горение этого топлива достаточно простое, но высокая стоимость не позволяет пользоваться им для целей отопления и оно применяется лишь в небольших котлах для ход нужд.
Рис. 1. Технологическая схема подготовки к сжиганию газового топлива; дополнительные обозначения: 14 - измеритель давления газа; 15 - предохранительный клапан; 16 - регулятор давления "после себя"; 17 - быстродействующий клапан.
Гарнитура парового котла.
Гарнитурой называют устройства, позволяющие безопасно обслуживать топочную камеру, газоходы котельного агрегата и газовоздушный тракт.
К ней относят: топочные дверцы и лазы в обмуровке; смотровые лючки – гляделки для визуального наблюдения за горением и состоянием поверхностей нагрева, футеровки и торкрета; шиберы и заслонки для регулирования тяги и дутья; лючки для обдувки.
К гарнитуре также относят и взрывной предохранительный клапан, который устанавливают на котлах, работающих без наддува (с разрежением),
и в процессе работы он проверяется визуально.
Взрывной предохранительный клапан. Защиту аппаратов от разрушения при взрыве осуществляют путем создания условий для своевременного стравливания из них образующихся продуктов сгорания. Предохранительные клапаны имеют недопустимо большую инерционность срабатывания и малое для стравливания продуктов взрыва живое сечение.
По характеру разрушения различают разрывные, срезные, ломающиеся, хлопающие, выщелкивающиеся и отрывные взрывные мембраны (рис. 2.12).
Взрывной предохранительный клапан выполнен в виде металлической рамки (500×500 мм), закрытой листом асбеста. Асбест выдерживает высокие температуры, но не выдерживает избыточного давления. При взрыве топочной смеси (хлопок) создается избыточное давление внутри топочной камеры и в газоходах, в результате чего асбест разрывается и выпускает часть топочных газов в атмосферу через специальный канал, а обмуровка котла и оборудования при этом остается не нарушенной
Рис. 2.12. Предохранительные устройства с разрушающимися мембранами: а
— с разрывной мембраной; б—со срезной мембраной; в—с ломающейся мембраной; г—с хлопающей мембраной; б—с выщелкивающейся мембраной; в—с отрывной мембраной; 1—мембрана; 2—прижимные кольца; 3— разрезной нож
23. Основные типы компоновок паровых котлов.
Компоновка парового котла. Компоновкой парового котла называют взаимное расположение газоходов и направление движения в них продуктов сгорания. Различают П-, Т-, U-образную, четырехходовую и башенную компоновки (рис 1 ).
П-образная компоновка — наиболее распространенная (рис.1а). В подъемной шахте располагается топочная камера, в опускной — конвективные поверхности нагрева. Ее преимущество — подача топлива и выход газов производятся в нижней части агрегата, что удобно для вывода жидкого шлака и установки дробевой очистки конвективных поверхностей нагрева. Тягодутьевые машины устанавливают на нулевой отметке, что исключает вибрационные нагрузки на каркас котла. Недостатки компоновки: в связи с разворотом на 180° возникают неравномерности омывания поверхностей нагрева продуктами сгорания и концентрации золы по сечению конвективной шахты.
Шахты и высоты соединительного газохода в мощных котлах применяют Т-образную компоновку с двумя конвективными шахтами, расположенными по обе стороны топки (рис. 1в). Суммарное сечение обеих конвективных шахт увеличивается при сохранении обычных габаритов и способов крепления конвективных поверхностей нагрева. Тяго - дутьевые машины также устанавливаются на нулевой отметке. Т-образная компоновка особенно подходит для котлов, работающих на топливе с абразивной золой (типа экиба
- стузских), для которых в целях уменьшения золового износа ограничивают скорость продуктов сгорания. Однако при такой компоновке возникают конструктивные затруднения в отводе продуктов сгорания от двух конвек-тивных шахт. Конструкция Т-образного котла сложнее П-образного, она требует и большего расхода металла.
Рисунок 1– Схемы компоновок котлов: а- П-образная; б- П-образная двуходовая; в - Т-образная схема; г- U- образная схема; е- башенная.
По виду сжигаемого топлива различают паровые котлы для газообразного, жидкого и твёрдого топлив. По фазовому состоянию выводимого из топки шлака – котлы с твёрдым и жидким шлакоудалением. По виду газовоздушного тракта котлы делят на котлы с уравновешенной тягой и с наддувом. По виду пароводяного тракта – на барабанные с естественной и
многократно принудительной циркуляцией, прямоточные и с комбинированной циркуляцией.
Преимущественно применяемые котлы с естественной и принудительной
циркуляцией принципиально различаются только организацией гидродинамики в испарительных поверхностях нагрева.
Тепловая схема котла.
Тепловой схемой котла называют размещение пакетов поверхностей нагрева вдоль потока газов и их взаимную коммуникацию. При выборе этой схемы желательно соблюдать два условия: для сохранения высоких температурных напоров рабочее тело с более высокой температурой должно омываться продуктами сгорания также с более высокой температурой; необходимо при-менить противоток рабочего тела и продуктов сгорания. Однако выполнение этих требований не всегда возможно. Так, тепловые нагрузки радиационных поверхностей нагрева, расположенных в зоне работы горелок, могут достигать огромных значений, что понижает надежность работы металла. Поэтому в зоне интенсивного обогрева располагают поверхности с пониженной температурой рабочей среды, подогревательные и парообразующие поверхности, а также «холодные» пакеты пароперегрева-теля; выходные пакеты располагают в зонах с умеренной температурой продуктов сгорания.
При значительных тепловосприятиях отдельных поверхностей нагрева (чаще пароперегревателей) в интересах обеспечения надежности (уменьшения тепловой разверки и лучшего перемешивания потока) их делят на несколько последовательно включенных участков с меньшим тепловосприятием (см. рис. 18.10 и 18.11).
Ограниченные возможности тепловосприятия настенных топочных экранов в агрегатах большой мощности привели к необходимости применения двусветных экранов (см. § 7.1) и ширмовых пароперегревателей (см. § 18.1). Они снижают температуру продуктов сгорания на выходе из топки до необходимого уровня.
В очень мощных барабанных котлах тракт перегрева пара, а в прямоточных котлах весь водопаровой тракт выполняют в виде нескольких автономно регулируемых потоков. Число потоков, исходя из удобств автоматизации, выбирают равным двум, четырем. Разделение водопарового тракта на потоки снижает тепловую неравномерность по ширине котла, уменьшает диаметр трубопроводов, но усложняет и удорожает конструкцию агрегата, увеличивает число единиц арматуры, усложняет автоматизацию.
В качестве примеров рассмотрим тепловые схемы барабанного и прямоточного котлов. В барабанном котле (рис. 21.7) применен двухступенчатый подогрев воздуха и соответственно двухступенчатый подогрев пи-
Рис. 21.7. Тепловая схема барабанного пылеугольного котла.
1 — парообразующие поверхности (топочные экраны); 2 —ШПП; 3 и 4 — горячая и холодная ступени КПП; 5 и 7 — вторая и первая ступени экономайзера; 6 и 8 — вторая и первая ступени ТВП.
Питательной воды, которая после второй ступени экономайзера поступает в барабан. На стенах топочной камеры расположены парообразующие экраны, составляющие вместе с необогреваемыми опускными трубами контуры циркуляции. Насыщенный пар после сепарации в барабане поступает в пароперегреватель. Пароперегреватель состоит из последовательно включенных по пару радиационного и ширмового элементов и двух конвек-тивных пакетов, включенных по смешанной схеме, но с расположением выходного пакета в зоне более высокой температуры. Впрыски для регулирования температуры перегрева пара на схеме не показаны. Ординаты на графике (вертикальная штриховка) изображают температурные напоры, в которых работают поверхности нагрева. Видно значительное снижение температурных напоров по мере движения газов к выходу.
В прямоточном котле, тепловая схема которого показана на рис. 21.8, предусмотрен одноступенчатый подогрев воздуха в вынесенном за пределы котла РВП и одноступенчатый подогрев питательной воды в экономайзере. Подогретая в экономайзере вода поступает в НРЧ, откуда рабочая среда направляется сначала в СРЧ, затем в первый пакет ШПП, ВРЧ, второй пакет
ШПП и, наконец, КПП, откуда выходит перегретый пар заданных параметров. Предусмотрены два впрыска воды в пар для регулирования температуры свежего пара.
Промежуточный перегрев пара осуществляется в двух пакетах пароперегревателя, включенных по смешанной схеме и расположенных в конвективной шахте. Регулирование температуры вторично-перегретого пара на схеме не показано.
J Z ' 7 . t : 5 В ; 7 ' 8 І 9 і tO
Рис 21.8. Тепловая схема
прямоточного газомазутного котла.
/ — НРЧ; 2 — СРЧ; З — ВРЧ; 4 — ШППІ; 5 — ШППІІ; 6 — КПП; 7 и 8
— горячая и холодная ступени
| промперегревателя; | — | |
| экономайзер; W — РВП. |
25. Эксплуатация котельных установок. Растопка котла и подключение его к паропроводу. Поддержание материального равновесия котла.
Надёжная и экономичная работа котельных установок зависит от правильной организации эксплуатации технического совершенствования оборудования и квалификации персонала.
После длительной остановки или капитального ремонта котельная установка принимается спец комиссией, которая проводит осмотр и следит за пуском его в работу и правильной растопкой.
При осмотре котла необходимо проверять: очищен ли котёл, нет ли дефектов, и др; исправность арматуры и газового тракта котла, внутреннюю исправность топки; очистки топки и газоходов от шлаков и золы; нет ли каких то предметов в топке; плотность закрытия люков; готовность к пуску дымососов и вентилятора и др; наличие достаточного кол-ва топлива и питат воды; Проводят испытательный пуск, где проверяют исправное действие оборудования.
При растопке котла проверяют положение кранов и вентилей, должен быть открыт кран между пароперегревателем и котлом, верхний водопроводный кран для выхода воздуха должен быть открыт в период растопки. Спускной кран должен быть закрыт. Пароперегреватель предохраняет от перегрева водой, скопившейся в нём после очистки котла. Экономайзер и воздухоподогреватель отключают со стороны газоходов. Длительность растопки устанавливает начальник. При растопки вызывает неравномерное расширение, нагревание, поэтому растопку быстро проводить не рекомендуется.
Перед подключением парового котла к общему паропроводу его прогревают в течении 20 мин. Во избежание гидроудара открывают все дренажные вентили. Когда из паропровода будет выходить достаточно сухой пар, а в пропускной установки давление рабочее, котёл подключают к общему рабочему паропроводу. Нельзя допускать, что бы давление пара превысило величину отмеченной красной стрелкой, а повышение давления может повредить аппарат. На давление так же влияет подача пит воды. Равномерное давление в котле поддерживается путём изменения подачи топлива и воздушного режима.
Поддержание материального равновесия при ведении рабочего процесса котла сводится к:
1) что воду в котле нужно держать на уровне, и регулировать её.
2) топливо в топку котла необходимо подавать равномерно.
3) если манометр показывает снижение давления, то усиливают дутьё и
тягу.
4) если манометр показывет увеличение давления, то ослабляют тягу и сокращают подачу топлива.
Эксплуатация котельных установок. Планово-предупредительный ремонт. Межремонтное обслуживание. Текущий ремонт. Капитальный ремонт. Аварийный ремонт.
Надёжная и экономичная работа котельных установок зависит от правильной организации эксплуатации технического совершенствования оборудования и квалификации персонала.
После длительной остановки или капитального ремонта котельная установка принимается спец комиссией, которая проводит осмотр и следит за пуском его в работу и правильной растопкой.
Системой планово-предупредительного ремонта называется совокупность различного вида работ по техническому уходу и ремонту оборудования, проводимых по заранее составленному плану с целью обеспечения наиболее эффективной эксплуатации оборудования.
Таким образом, работы по уходу, надзору, обслуживанию и ремонту оборудования с целью предотвращения нарастающего износа, предупреждения
аварийных ситуаций и, как следствие, поддержания оборудования в постоянной готовности к работе является сущностью системы планово-предупредительного ремонта.
Межремонтное обслуживание заключается в повседневном (посменном) наблюдении за состоянием оборудования, выполнением правил его эксплуатации, указанных в руководствах заводов-изготовителей (РЭ) или ведомственных инструкциях, и периодических технических осмотрах. В процессе осмотров выполняют мелкие работы, обеспечивающие работоспособность оборудования в периоды между плановыми ремонтами.
Текущийремонт. Осуществляют в процессе эксплуатации для
гарантированного обеспечения работоспособности оборудования. При текущем ремонте разбирают и собирают отдельные узлы, в которых выявлены неисправности; осматривают, промывают, ремонтируют или заменяют быстроизнашивающиеся детали и рабочие органы машин; регулируют зазоры; ремонтируют крепежные детали, смазочные системы, ограждения; налаживают регулирующие механизмы и приспособления.
Капитальныйремонтоборудования — комплекс работ по
восстановлению технических качеств оборудования и его работоспособности, предусматривает полную разборку оборудования, замену или восстановление всех дефектных составных частей, включая базовые и
корпусные. При капитальном ремонте осуществляется также регулировка и испытание оборудования и восстановление его внешнего вида (полировка, окраска, гальванопокрытие, восстановление указательных надписей, таблиц
и т. п.).
Аварийный ремонт – внеплановый ремонт, который может быть вызван несоблюдением правил технической эксплуатации оборудования, скрытым браком в деталях оборудования, недостаточной квалификацией рабочих, несоблюдением технических требований, отсутствием или не надлежаще проведенном техническом обслуживании или планово-предупредительном ремонте.
29. Содержание вредных примесей в продуктах сгорания.
Золоулавливание.
В продуктах сгорания орг топлив в котельных содержатся тв частицы золы и несгоревшее топливо, оксиды серы (SO2;SO3) оксиды азота и др. При неполном сгорании топлива в дымовых газах содержится оксиды углерода и углеводорода, метаны и др. Аэрозольные тв частицы (сажа), могут накапливаться на поверхности земли и циркулировать в атм. По степени воздействия на человека вредные вещества разделяют на классы:
- чрезвычайно опасные: бензопирен и ксидыванадия, появляются при сжигании мазута, бензопирен при недостаточном кол-ве кислорода;
- высокоопасные: оксиды азота и серы, образуются в зоне высоких температур. SO3 образуется при избытке кислорода в конце горения.
Степень опасности веществ определяется его концентрацией и ПДК.
В воздухе на уровне дыхания человека: ki=Ci/пдк.
Золоулавливание.
Количество частиц золы и несгоревшего топлива в продуктах сгорания зависит от вида и характеристики топлива, способов пылеприготовления, сжигания и конструкции топки. Часть золы топлива и несгоревших его частиц осаждается в топке и в газоходах котла. В котлах с топками для слоевого сжигания топлива вместе с продуктами сгорания удаляется до 10-15% золы топлива. При факельном сжигании пылеугольного топлива и жидком шлакоудалении золоулавливание продуктами сгорания составляет 30-40, а при топках с сухим шлакоудалением достигает 75-85 %.
Удельное содержание золы в уходящих газах составляет, например, при работе котла на АШ и сухом шлакоудалении до 20, а при использовании бурых углей - до 40 г/м3, что значительно превышает допустимые концентрации твердых частиц в газах, установленные санитарно-техническими нормами.
В котельных установках для очистки продуктов сгорания от твердых частиц золоулавливание осуществляют следующие устройства:
1) механические инерционные золоуловители, в которых частицы уноса отделяются от газов под влиянием сил инерции при вращательном вихревом движении потока газов;
2) электрофильтры, очистка газов в которых основана на ионизации газовой среды и притяжении заряженных частиц уноса к электродам;
3) комбинированные золоуловители, состоящие из последовательно установленных золоуловителей различной конструкции, например циклон и электрофильтр.
Основной характеристикой золоуловителей являются коэффициенты очистки (коэффициенты обеспыливания) газов, общий и фракционный.
Важными показателями золоуловителей являются добавочный расход электроэнергии на тягу, вызываемый аэродинамическим сопротивлением золоуловителя, удельный расход воды на очистку газов при мокрых золоуловителях, а также стоимость золоуловителя.
30. Очистка продуктов сгорания от оксидов серы и азота.
В продуктах сгорания, удаляемых в атмосферу из котлов, работающих на топливах, содержащих органическую и колчеданную серу, имеются оксиды серы.
В основном они находятся в виде S02 и в небольшом количестве, до 1-2 %, в виде S03. Относительно малой показ оксидов серы в продуктах сгорания затрудняет решение очистки. Система очистки газов от оксидов серы должна обеспечивать полное их удаление из газов.
Возможно применение следующих методов очистки газов от оксидов серы: 1) Адсорбция с применением в качестве абсорбента тв вещ-ва. 2) Адсорбция с применением раствор жидких веществ. 3) поглощение оксидов серы различными веществами с образованием других соединений.
Различают методы мокрой и сухой очистки: Известны 2 группы методов мокрой очистки: 1) Первая основана на осуществлении процессов при которых сначала происходит удаление оксида серы за счёт его растворения в поглотителях. 2) Во второй в качестве поглотителя применяют водные растворы или взвеси веществ ,преводящие оксиды в сульфаты.
Технологическая схема мокрой очистки продуктов сгорания: 1-абсорбер; 2- фильтр; 3- отстойники; 4-аэраторы; 5- насос.
Очистка от продуктов сгорания от азота:
В процесса сжигания топлива образуется оксиды азота, реакция, образовав оксидов азота имеет цепной характер и протекает с поглощением теплоты. Зависимость равновесной концентрации азота зависит от температуры и времени.
Сокращение выбросов может быть осуществлено способами:
1) применение технологии сжигания топлива, предотвращ окисление азота.
2) применение жидких или твёрдых сорбентов.
3) каталитическое разложение оксида азота.
Принципиальная схема каталитически-абсорбционной очистки от азота н рис 2.: 1- охлаждение газов; 2- сушка газов; 3- каталитическое окисление; 4-подача сорбента; 5- десорбция; 6- производство азотной кислоты.
си.
Классификация паровых котлов. Основные параметры и обозначения паровых котлов.
Классификация паровых котлов: по назначению; по давлению; по производительности; по способу циркуляции воды.